Номер В, страница 60 - гдз по химии 8 класс учебник Усманова, Сакарьянова

B

1. Рассчитайте число молекул водорода, кислорода и углекислого газа объемом 1 л (н. у.).

2. Рассчитайте плотность следующих газов (н. у.): аммиака $NH_3$, хлора $Cl_2$, метана $CH_4$, сернистого газа $SO_2$, водорода $H_2$.

3. Рассчитайте молярную массу газа, если масса одного литра (н. у.) 1,339 г.

4. Рассчитайте объем водорода (н. у.), выделившегося при взаимодействии 2,34 г калия с водой.

Ответ: 0,672 л.

Уравнения химических реакций

Уравнение химической реакции — это условная запись химического процесса с помощью химических формул, чисел и математических знаков. Оно даёт качественную и количественную информацию о реакции.

Основные компоненты уравнения:

• Химические формулы: представляют вещества, участвующие в реакции. Вещества, вступающие в реакцию (реагенты или исходные вещества), записываются в левой части уравнения. Вещества, образующиеся в результате реакции (продукты), записываются в правой части.
• Знаки «+» и «→»: Знак «+» ставится между формулами веществ в каждой части уравнения. Стрелка «→» ставится между левой и правой частями и указывает направление протекания реакции.
• Коэффициенты: Это числа, которые ставятся перед химическими формулами. Они показывают, какое количество молекул или молей каждого вещества участвует в реакции. Подбор коэффициентов называется уравниванием химической реакции.

Уравнивание химической реакции необходимо для соблюдения закона сохранения массы. Число атомов каждого элемента в левой части уравнения должно быть равно числу атомов этого же элемента в правой части.

Пример: реакция горения водорода в кислороде.

1. Запишем схему реакции: $H_2 + O_2 \rightarrow H_2O$.

2. Посчитаем атомы. Слева: 2 атома водорода (H), 2 атома кислорода (O). Справа: 2 атома водорода (H), 1 атом кислорода (O). Число атомов кислорода не совпадает.

3. Уравняем. Чтобы справа стало 2 атома кислорода, поставим коэффициент 2 перед формулой воды: $H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$.

4. Теперь справа стало $2 \times 2 = 4$ атома водорода, а слева только 2. Поставим коэффициент 2 перед формулой водорода слева: $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$.

5. Проверяем: Слева: 4 атома H, 2 атома O. Справа: 4 атома H, 2 атома O. Уравнение сбалансировано.

Такое уравнение показывает, что 2 молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода, образуя 2 молекулы воды. Или, в молях: 2 моль водорода реагируют с 1 моль кислорода, образуя 2 моль воды.

Ответ: Уравнение химической реакции — это сбалансированная с помощью коэффициентов символьная запись, отражающая качественный и количественный состав реагентов и продуктов в соответствии с законом сохранения массы.

Закон сохранения массы вещества

Закон сохранения массы веществ — один из фундаментальных законов химии. Он был сформулирован независимо русским учёным М.В. Ломоносовым в 1748 году и французским химиком А. Лавуазье в 1789 году.

Формулировка закона: Масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции.

С точки зрения атомно-молекулярного учения, этот закон объясняется тем, что в ходе химических реакций атомы не исчезают и не возникают из ниоткуда, а происходит лишь их перегруппировка и образование новых молекул из тех же самых атомов. Поскольку число и масса каждого атома до и после реакции остаются неизменными, то и общая масса веществ сохраняется.

Например, вернёмся к реакции образования воды: $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$.

Рассчитаем массы реагентов и продуктов, используя молярные массы. Относительные атомные массы: $Ar(H) \approx 1$, $Ar(O) \approx 16$.

• Молярная масса водорода $M(H_2) = 2 \times 1 = 2$ г/моль.
• Молярная масса кислорода $M(O_2) = 2 \times 16 = 32$ г/моль.
• Молярная масса воды $M(H_2O) = 2 \times 1 + 16 = 18$ г/моль.

Теперь рассчитаем массу веществ согласно уравнению:

Масса реагентов: $m_{реагентов} = 2 \times M(H_2) + 1 \times M(O_2) = 2 \times 2 \text{ г} + 1 \times 32 \text{ г} = 4 \text{ г} + 32 \text{ г} = 36 \text{ г}$.

Масса продуктов: $m_{продуктов} = 2 \times M(H_2O) = 2 \times 18 \text{ г} = 36 \text{ г}$.

Как мы видим, $m_{реагентов} = m_{продуктов}$, что подтверждает закон сохранения массы.

Ответ: Закон сохранения массы гласит, что масса реагентов равна массе продуктов реакции, так как в ходе реакции атомы лишь перераспределяются, а их общее число и масса не изменяются. На основе этого закона производятся все расчёты по химическим уравнениям.

Составление и решение пропорций

Расчёты по химическим уравнениям, как правило, основаны на составлении и решении пропорций. Пропорция устанавливает соотношение между известными и неизвестными величинами (массами, объёмами, количествами вещества) на основе стехиометрических коэффициентов в сбалансированном уравнении реакции.

Алгоритм решения задач с помощью пропорции:

1. Записать сбалансированное уравнение химической реакции.
2. Подчеркнуть формулы веществ, о которых идёт речь в условии задачи (одно с известной величиной, другое с неизвестной).
3. Над формулами этих веществ записать данные из условия задачи (например, массу 12 г). Неизвестную величину обозначить через x.
4. Под формулами этих же веществ записать их теоретические количества, вытекающие из уравнения реакции. Для масс это будет произведение коэффициента на молярную массу ($k \times M$).
5. Составить пропорцию и решить её относительно x.

Рассмотрим на примере.

Задача: Какая масса оксида магния ($MgO$) образуется при сгорании 12 г магния ($Mg$)?

Дано:

$m(Mg) = 12 \text{ г}$

Найти:

$m(MgO)$ - ?

Решение:

1. Составляем уравнение реакции горения магния:

$2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$

2. Рассчитаем молярные массы нужных веществ. Используя таблицу Менделеева: $M(Mg) = 24$ г/моль; $M(MgO) = 24 + 16 = 40$ г/моль.

3. Запишем данные из условия и расчётные данные по уравнению под и над формулами:

$\overset{12 \text{ г}}{2Mg} + O_2 \rightarrow \overset{x \text{ г}}{2MgO}$

$\underset{2 \times 24 \text{ г}}{} \qquad \qquad \underset{2 \times 40 \text{ г}}{}$

То есть:

$\overset{12 \text{ г}}{2Mg} + O_2 \rightarrow \overset{x \text{ г}}{2MgO}$

$\underset{48 \text{ г}}{} \qquad \qquad \underset{80 \text{ г}}{}$

4. Составляем пропорцию: отношение массы вещества из условия к его теоретической массе по уравнению постоянно для всех участников реакции.

$\frac{12 \text{ г}}{48 \text{ г}} = \frac{x \text{ г}}{80 \text{ г}}$

5. Решаем пропорцию относительно x:

$x = \frac{12 \text{ г} \times 80 \text{ г}}{48 \text{ г}} = \frac{1 \times 80}{4} \text{ г} = 20 \text{ г}$

Ответ: При сгорании 12 г магния образуется 20 г оксида магния.

Ответ: Пропорции в химии — это математический инструмент для нахождения неизвестных количеств веществ (массы, объёма, молей) на основе количественных соотношений, заданных сбалансированным уравнением химической реакции.